Importance dans l’infection et caractérisation fonctionnelle d’un nouveau composant de la voie d’import de zinc dépendant de la pseudopaline chez Pseudomonas aeruginosa

Porteur du projet : Romé VOULHOUX

Contexte :
La mucoviscidose induit une accumulation anormale de mucus au niveau des voies respiratoires, constituant un environnement favorable au développement de pathogènes, tels que Pseudomonas aeruginosa (Pa), pouvant engendrer de graves infections pulmonaires. Pa est particulièrement difficile à éradiquer puisqu’elle présente une grande résistance aux antibiotiques et une forte capacité d’adaptation à des milieux parfois hostiles. En particulier, elle est capable de survivre à la carence en métaux imposée par l’hôte infecté grâce à la production de métallophores, de petites molécules ayant une forte affinité pour les métaux, telles que la pseudopaline (Pp) assurant l’acquisition de Zn. La production de Pp a été montrée comme nécessaire à la croissance de Pa dans le mucus des voies respiratoires ainsi qu’à la formation de biofilm, suggérant un rôle essentiel dans le pouvoir pathogène de la bactérie. Comprendre et caractériser les mécanismes moléculaires de la voie Pp pourrait ainsi permettre d’identifier de potentielles nouvelles cibles thérapeutiques contre les infections à Pa dans le cadre de la mucoviscidose.

Objectifs :
Le but de ce projet est de mieux comprendre le fonctionnement de la voie Pp et son rôle dans l’infection à Pa. Ce projet se déclinera en deux axes. Le premier visera à étudier le rôle de la Pp dans la formation de biofilm, par suivi de l’import de zinc dans les cellules du biofilm par microscopie confocale. Le deuxième axe portera sur la caractérisation moléculaire d’un nouveau composant de la voie impliqué dans sa modification. Cet axe sera divisé en trois sous parties permettant tout d’abord la caractérisation de l’activité de cette nouvelle enzyme afin de confirmer son rôle sur la Pp. Nous confirmerons ensuite les conditions de production de cette enzyme par la bactérie et en particulier l’activation de sa production en carence de zinc et en condition de stress. Enfin, nous chercherons à démontrer le besoin de l’inactivation de la Pp par cette enzyme en étudiant l’effet de son absence sur la survie des bactéries dans différentes conditions de croissance.

Perspectives :
L’augmentation des résistances aux antibiotiques chez les bactéries pathogènes pose aujourd’hui un problème de santé majeur, notamment pour six d’entre elles dont Pseudomonas aeruginosa (Pa), et pour lesquelles il est urgent d’identifier de nouveaux traitements. Caractériser de nouveaux mécanismes essentiels au développement de cette bactérie dans le poumon s’avère ainsi très important pour identifier de nouvelles cibles pour le développement d’agents antimicrobiens. Etant donné l’importance multifactorielle de la voie d’import de zinc pseudopaline (Pp) dans les infections à Pa, les composants de cette voie constituent d’intéressantes cibles à visée thérapeutique. Un projet en cours au laboratoire consiste en la production d’anticorps thérapeutiques ciblant un élément de la voie afin de l’inactiver d’une part et d’induire, d’autre part, une protection vaccinale. Cibler la voie pseudopaline permettrait également et comme nous l’avons montré, d’affecter la formation de biofilm essentiel au processus d’infection chronique rencontré chez les patients atteints de mucoviscidose infectés par Pa.

Résultats obtenus :
L’analyse de sérums de patients atteints de mucoviscidose et infectés par Pa a révélé la présence d’anticorps dirigés contre un composant de la voie Pp, démontrant son induction dans un contexte infectieux. L’étude du rôle de la Pp dans l’infection suggère une induction et une essentialité de la voie Pp pour l’infection chez la souris et un rôle pléiotrope pour l’infection des macrophages, cellules de l’immunité impliquées dans l’éradication des pathogènes. De plus, la production de Pp est nécessaire à la formation de biofilm en carence de métaux. Ces structures formées par les bactéries lors des infections chroniques confèrent une protection supplémentaire aux agressions extérieures. En parallèle, afin de comprendre les mécanismes moléculaires de la production de Pp, nous avons identifié un nouveau composant de la voie, PaCntT, produit dans des conditions de stress, et impliqué dans une étape de modification de la Pp conduisant à son inactivation. Les résultats obtenus jusque-là suggèrent un contrôle de la production de Pp par cette enzyme afin d’éviter tout effet toxique dû à l’accumulation de celle-ci ou à la fixation des métaux intracellulaires.